已报导的一些材料在室温下能够实现快速自修复绝大部分是以降低力学性能为代价的，虽然有少数研究报道了高机械性能的材料在室温下实现部分自我修复，这种不完全的力学性能修复可能会给材料的使用带来安全威胁。
近日，南京理工大学化学与化工学院郭效德教授团队在CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL(IF:16.7)上发表题为“Room-temperature
self-healing, high ductility, recyclable polyurethane elastomer fabricated via
asymmetric dynamic hard segments strategy combined with self-cleaning function
application”的研究论文。本论文制备了机械性能优异，且在室温下能够实现材料损伤完全修复。此外，实现了材料的多功能化应用。主要是通过构建纳米或微结构表面的方法来实现超疏水。将自修复功能和自清洁功能结合，实现材料的室温自愈和超疏水在目前的研究报道中还未出现过。
我们设计了一种新颖的策略即在分子水平实现硬段的非对称性，减少分子链的结晶行为。该策略主要核心点是利用异氟尔酮二异氰酸酯（PDII）和六亚甲基二异氰酸酯（HDI）与异氟尔酮二胺（IPDA）单元之间形成非对称动态硬段，减少分子链的结晶序列，形成非晶态结构的动态硬段。室温下12小时可以实现表面划痕的完全修复。该弹性体具有很高的延展性，断裂伸长率可达2803%，缺口PPG-IH-IPDA样条应变可达1480%。利用PPG-IH-IPDA作为基体，在PPG-IH-IPDA成型过程中采用旋喷的方法将超疏水纳米二氧化硅喷涂在基体表面，并施加压力持续烘干，使得超疏水纳米二氧化硅嵌入到基体材料PPG-IH-IPDA表面。制备的复合材料SHN SiO2/PPG-IH-IPDA具有优异的疏水性能，表面接触角为151.1°。此外，以PPG-IH-IPDA为基体的这种半嵌入式表面微结构有助于在自我愈合过程中，通过聚合物基体的快速迁移，恢复材料的原始特性。这种多功能组合的方式，将为未来功能性材料的研究与发展提供新的方向与思路。图2 三种自修复弹性体(PPG-MH-IPDA、PPG-MI-IPDA、PPG-IH-IPDA)自修复性能对比。（a）三种弹性体的表面划痕对比图；（b-d）三种弹性体的力学性能修复曲线；（e）PPG-IH-IPDA的断裂快速修复试验。图3 弹性体的力学性能及循环利用。(a)应力应变曲线；(b) DFT优化的不同氢键结构的构建；(c) DMA存储模量曲线；(d)蠕变曲线；(e)无缺口和有缺口试件的应力-应变曲线；(f)循环拉伸曲线；(g)弹性体回收示意图；(h)回收试样与原试样应力应变曲线比较。图4以PPG-IH-IPDA为基材的自愈超疏水涂层的性能。(a) SHN-SiO2/PPG-IH-IPDA涂层及结构图。(b) SHN-SiO2与SHN-SiO2/ PPG-IH-IPDA接触角对比图。(c)
SHN-SiO2/ PPG-IH-IPDA涂层的疏水性。(d) SHN-SiO2/PPG-IH-IPDA表面污水疏水现象。(e) SHN-SiO2/PPG-IH-IPDA拉伸后的表面疏水性。(f)
PVDF/PPG-IH-IPDA和TiO2/PPG-IH-IPDA的表面疏水性。(g) SHN-SiO2与SHN-SiO2/PPG-IH-IPDA结合强度拉伸试验示意图。(h) SHN-SiO2与SHN-SiO2/PPG-IH-IPDA结合强度的拉伸曲线。(i) AFM黏附试验示意图。(j)用于粘附力测量的AFM映射图像(5 × 5 μm2)。(k)
SHN-SiO2/PPG-IH-IPDA表面粘附力的分布。图5自愈超疏水涂层的性能。(a) SHN-SiO2/
PPG-IH-IPDA涂层的SEM图像。(b) SHN-SiO2/
PPG-IH-IPDA涂层的EDS元素分析。(c-f)
SHN-SiO2/ PPG-IH-IPDA涂层表面损伤的自修复。(g)描述SHN-SiO2/ PPG-IH-IPDA涂层的自修复示意图。
论文第一作者为南京理工大学化学与化工学院博士生徐恒，论文通讯作者为南京理工大学化学与化工学院郭效德教授。南京理工大学化学与化工学院为论文第一完成单位。化学与材料科学原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：chem@chemshow.cn
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